機械制造行業(yè)中智能機器人數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

翟昱堯 羅秋慧

摘要：在智能化技術(shù)不斷發(fā)展的影響之下，越來越多的行業(yè)和智能技術(shù)融合碰撞，傳統(tǒng)生產(chǎn)加工也逐漸邁入機械化領(lǐng)域，為了不斷提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，智能機器人逐漸和機械加工設(shè)備聯(lián)系在一起，通過精確檢測和數(shù)位校正的方式來優(yōu)化系統(tǒng)的實操，從而滿足不同企業(yè)中的加工需求，在降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上提升產(chǎn)品質(zhì)量。文章系統(tǒng)性地介紹機械制造與智能機器人的概念，結(jié)合數(shù)控生產(chǎn)的應(yīng)用優(yōu)勢，詳細(xì)分析智能機器人在生產(chǎn)加工中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機械制造;智能機器人;數(shù)控技術(shù)

引言：

隨著社會技術(shù)的不斷發(fā)展和市場競爭的逐漸激烈，機械制造行業(yè)也在通過技術(shù)革新的方式加強對生產(chǎn)的改造與優(yōu)化，在產(chǎn)品的精度控制、三維設(shè)計等方面都有較好的提升。智能機器人的應(yīng)用能夠更好的改善傳統(tǒng)制造生產(chǎn)過程當(dāng)中不合理的地方，通過精確的計算操控加工設(shè)備的工序和路徑，對于產(chǎn)品品質(zhì)有了較好的提升。

一、機械制造與智能機器人的概述

智能機器人是智能時代下一種對于機械制造極具促進(jìn)作用的技術(shù)革新，在整體加工效率和自動化運行程度上都有明顯的提升，更好地改善了傳統(tǒng)加工當(dāng)中的不足。在智能機器人系統(tǒng)當(dāng)中需要提前編制好的程序規(guī)范作為生產(chǎn)參考，其中的CNC設(shè)備是主控結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的I/O端口等施行有效控制，并和數(shù)控機床結(jié)合在一起，確保能夠有效實現(xiàn)產(chǎn)品的加工需求。在智能機器人系統(tǒng)當(dāng)中有許多校驗結(jié)構(gòu)，包括了定位、速度等都可以輔助加工系統(tǒng)的有效應(yīng)用，不斷優(yōu)化加工系統(tǒng)的智能化水平。

二、數(shù)控生產(chǎn)應(yīng)用的優(yōu)勢性分析

（一）生產(chǎn)精度更高

智能機器人對于零件加工精細(xì)度的控制比傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程更可靠性，且在一次參數(shù)設(shè)置好就可以完成批量加工，不需要重復(fù)進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試與優(yōu)化，整批次產(chǎn)品的質(zhì)量可以達(dá)到相同的要求，隨時利用智能化控制的方式進(jìn)行定位的校正，在生產(chǎn)線路的運維管理工作量上也有明顯的減輕。在進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)節(jié)時只需要簡單的變化設(shè)定程序內(nèi)的參數(shù)即可，車床和機械臂等能夠配合系統(tǒng)當(dāng)中的校正裝置和指令共同確定實際加工操作，且同一個智能機器人可以適用于不同的加工需求，整體的自適應(yīng)性程度更高，在建設(shè)成本投入方面也更具效益性。

（二）工藝流程完善

智能機器人的加工制造過程是一套完善且獨立的運轉(zhuǎn)體系，從圖紙設(shè)計到材料切割等都可以通過提前編制好的程序規(guī)范完成，整個過程完全依靠自動化與數(shù)控完成，極少出現(xiàn)人工參與的情況，保證體系的自主性和獨立性。對于一些相對復(fù)雜的零件加工來說，應(yīng)用智能機器人能夠縮短在不同環(huán)節(jié)流轉(zhuǎn)之間產(chǎn)生的精力和成本的損耗，對于維護(hù)生產(chǎn)企業(yè)效益、優(yōu)化零件產(chǎn)品質(zhì)量等具有積極意義。在不同生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化中，技術(shù)人員可以直接通過軟件編輯的方式予以改變，在生產(chǎn)體系的適配性和簡便性上有了明顯的優(yōu)化，更符合當(dāng)前機械加工行業(yè)激烈市場競爭的需求。

三、智能機器人的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用

（一）機械零件加工

對于復(fù)雜零件和3D加工而言，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)中必須要經(jīng)歷反復(fù)調(diào)整和參數(shù)變更才能夠完成生產(chǎn)應(yīng)用，而智能機器人中的機器學(xué)習(xí)和軟件變成具有較好的適用效果。在智能機器人參與數(shù)控應(yīng)用時也能夠滿足生產(chǎn)加工當(dāng)中的各項要求，不斷促進(jìn)機械制造的現(xiàn)代化發(fā)展。在智能機器人的應(yīng)用當(dāng)中可以根據(jù)提前編制好的程序規(guī)范完成加工當(dāng)中的各項操作指令，且能夠適用于不同形制下的機械材料特征，減少了生產(chǎn)加工過程當(dāng)中出現(xiàn)損傷的概率[1]。如在進(jìn)行圓盤切割時只需要給出智能機器人圓心和半徑對應(yīng)的參數(shù)范圍就可以進(jìn)行切割加工，對于鋼板材料本身的形制特征沒有固定的要求，只要是滿足加工圓的面積的情況下都可以完成生產(chǎn)，且在尺寸變換設(shè)置需要進(jìn)行個別參數(shù)調(diào)整即可，整體操作與應(yīng)用更加簡便。

（二）規(guī)劃生產(chǎn)軌跡

為了保障機械加工的經(jīng)濟(jì)效益，必須要對現(xiàn)有的待加工材料予以充分利用，在有限的材料內(nèi)盡可能多切割制造。在應(yīng)用智能機器人時可以根據(jù)現(xiàn)有的材料特點和生產(chǎn)需求制定科學(xué)的生產(chǎn)軌跡，如在生產(chǎn)圓形零件時就可以運用交錯切割的方式更好地利用鋼材的面積，使其生產(chǎn)效率得到更高的提升。對于一些表面粗糙度有特殊要求的零件材料需要在切割操作完成后對其進(jìn)行拋光處理，不同應(yīng)用需求的器械材料拋光程度要求存在一定差異，特別是在一些需要進(jìn)行間隔操作的產(chǎn)品加工當(dāng)中也需要對生產(chǎn)軌跡進(jìn)行合理調(diào)控，確保不同的加工操作能夠形成良好匹配，在多重加工流程共同應(yīng)用下完成對復(fù)雜零件的加工生產(chǎn)[2]。生產(chǎn)柜子的調(diào)控之間還包括了加工次序的先后影響，必須要對每一道處理工序和生產(chǎn)效果進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治龊蟠_定最佳方案。

（三）激光測量定位

在提升加工精度的過程當(dāng)中可以應(yīng)用一些更加精確的測量定位副輔助加工設(shè)備的生產(chǎn)進(jìn)行，使智能機器人的功能更加多元化。激光測距的工作原理是根據(jù)時間來推算激光折返行進(jìn)的路程，在這個測量過程當(dāng)中受到外界環(huán)境的干擾和影響程度更低，是一種可信度更高的測距定位方式。在智能機器人當(dāng)中安裝有專門的激光發(fā)射與檢測裝置，可以根據(jù)提前設(shè)定好的宏觀程序進(jìn)行測量和校準(zhǔn)，對于多次生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生的機器位置偏差等能夠及時進(jìn)行糾正，確保了同一批次產(chǎn)品的質(zhì)量的統(tǒng)一性[3]。在激光測量的應(yīng)用當(dāng)中還可以和零件質(zhì)檢結(jié)合在一起驗證加工材料的尺寸、密度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過校驗的產(chǎn)品才能夠進(jìn)入到后續(xù)的打包運輸過程，而不合格的產(chǎn)品則會經(jīng)過測量篩選后另做他用，對于維護(hù)機械加工產(chǎn)品質(zhì)量具有積極意義。

（四）離線編程控制

智能機器人在生產(chǎn)加工的應(yīng)用當(dāng)中對于提前編制好的程序規(guī)范有一定的依賴性，但通過反復(fù)調(diào)試和機器學(xué)習(xí)能夠有效提升其智能化和自適應(yīng)的水平，和其他機械加工的設(shè)備之間形成良好的配合。在不同的生產(chǎn)環(huán)境、加工需求影響之下，智能機器人可以根據(jù)提前錄入的CAD圖紙進(jìn)行有效識別，利用離線編程的方式進(jìn)行加工流程的細(xì)化與調(diào)控，確保能夠在任何生產(chǎn)狀態(tài)下完成高質(zhì)量的產(chǎn)品輸出[4]。離線編程的功能更適用于一些生產(chǎn)流程與要求較為復(fù)雜的機械零件，對于傳統(tǒng)的人工操控有更好的替代作用，也可以和生產(chǎn)線路當(dāng)中的中控平臺相互聯(lián)系在一起實現(xiàn)雙效監(jiān)督，進(jìn)一步為機械化生產(chǎn)和數(shù)字控制做好了保障工作，許多3D零件都可以采用這種方式完成加工。

（五）加工剛度優(yōu)化

機械加工和普通的生產(chǎn)應(yīng)用有一定的不同，其材料與設(shè)備的剛度必須要滿足應(yīng)用需求，使材料的削切、打磨、車銑等能夠得到有效保障。目前智能機器人在產(chǎn)品加工剛度的控制上還不能完全和車床相媲美，但在一些要求偏低的零件生產(chǎn)當(dāng)中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，仍然需要在進(jìn)一步的研究當(dāng)中做好加工剛度優(yōu)化工作，不斷提升智能機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械加工的速率，生產(chǎn)更高效、優(yōu)質(zhì)的機械產(chǎn)品。在剛度加工模型的優(yōu)化調(diào)整當(dāng)中必須要考慮到曲面矢量等較為特殊的加工形制，通過算法優(yōu)化和遺傳迭代的方式使曲面加工的精度和光滑度滿足應(yīng)用需求，并建立智能機器人的工作模型，通過數(shù)據(jù)分析的方式判斷加工的最佳參數(shù)。

四、結(jié)束語

總之，智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為了目前機械加工行業(yè)的發(fā)展趨勢，在生產(chǎn)的效率、精度和成本等方面都有較好的促進(jìn)作用，也能夠和自動化生產(chǎn)與數(shù)字控制等形成良好的融合，必須要引起生產(chǎn)管理人員的重視，做好編程系統(tǒng)的計算與調(diào)控，通過加強機器學(xué)習(xí)的方式使其和機械設(shè)備之間形成良好的配合，不斷促進(jìn)機械加工行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)

[1]楊朕華.智能機器人數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)燃機與配件，2020（02）：88-89.

[2]于宗善.智能機器人數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用初探[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2020（01）：199-204.

[3]張曉明.智能機器人數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（31）：169-172.

[4]劉茹敏，魏榮，張洪強.機械制造中智能機器人數(shù)控技術(shù)的運用[J].湖北農(nóng)機化，2020（11）：68-69.

基金項目：河南省高等學(xué)校重點科研項目（21B460017）